一种用于多种计量仪表的计量数据模拟装置的制作方法

本申请涉及电子技术领域，具体涉及一种用于多种计量仪表的计量数据模拟装置。

背景技术：

采集终端(集中器、采集器、专变采集终端、通信接口转换器)在进入实验室的前期调试工作中，需要各种表计进行配合检测一些基础功能，这种情况下，用实体表计搭建测试环境，接线较多，且表计种类繁多，测试项目繁杂，需要人工逐项进行设置测试，而且需要耗时用电流源走字，遥信的变位需要人工手动短接，脉冲方案每次都需要人工设置，且需要单独的计算机用于对采集终端的进行各种操作，耗时较长。

而且随着用电采集系统深化应用的推广，除集中器、采集器、专变采集终端等传统产品设备外，越来越多细分市场的新产品孕育而生，例如，如用于四表集抄的通信接口转换器。中国电科院计量中心承担着对所有用电采集设备产品的检测入网工作，随着新产品的增多，如果仍然依靠在测试过程中搭建实际实验环境的方法进行试验，检测任务和工作量会成倍甚至几倍地增加。例如，假如测试通信接口转换器仍然是用真实的电能表、水表、燃气表和热力表，再加上使其工作的电流源、电压源及脉冲发生器等设备来搭建实验环境，设备多，占地大，接线多，实验环境参数设置复杂等，实验准备环节占用了很大一部分时间，严重影响实验的效率。

为了克服上述难题，迫切需要研制一套全自动调试工装设备，它将代替人工搭建实验环境、人工调试，满足用电信息采集设备的调试和检测。

技术实现要素：

本申请提供一种用于多种计量仪表的计量数据模拟装置，代替人工搭建实验环境、人工调试；满足用电信息采集设备的调试和检测。

本申请提供一种用于多种计量仪表的计量数据模拟装置，包括：

虚拟表的硬件接口和上位机通信模拟器；虚拟表的硬件接口，一端连接于上位机通信模拟器，另一端用于连接被测表计；上位机通信模拟器，用于模拟不同种类表计的计量数据走字功能的通信内容，将所述通信内容通过虚拟表的硬件接口发送至被测表计；通过所述模拟装置对不同种类表计的计量数据进行检测。

优选的，所述上位机通信模拟器，包括：

通过上位机通信模拟器的测试模块组及控制模块，模拟不同种类表计的计量数据走字功能的通信内容。

优选的，所述测试模块组，包括：

开出模块、开入模块、rs485模块、从m-bus模块、载波模块、低功耗表计通信模块；

根据不同的表计及计量数据测试需求，搭载不同各类的上述测试模块，满足不同的表计及计量数据测试需求。

优选的，

所述开出模块，用于实现继电器干节点的输出，模拟被测表计脉冲接口的脉冲输出；

所述开入模块，用于实现继电器干节点的输入，模拟被测表计脉冲接口的脉冲输入；

所述rs485模块，用于实现rs485转rs232，完成模拟被测表计的485通讯功能；

从m-bus模块，用于实现从m-bus转rs232，完成模拟被测表计的m-bus通讯功能；

载波模块，用于实现被测表计的载波通讯功能；

低功耗表计通信模块，用于将以太网转232单元输出的232信号转换为ttl电平信号，完成模拟被测表计的低功耗表计通讯功能。

本申请提供一种用于多种计量仪表的计量数据模拟装置，包括虚拟表的硬件接口和上位机通信模拟器；虚拟表的硬件接口，一端连接于上位机通信模拟器，另一端用于连接被测表计；上位机通信模拟器，用于模拟不同种类表计的计量数据走字功能的通信内容，将所述通信内容通过虚拟表的硬件接口发送至被测表计；代替人工搭建实验环境、人工调试，满足用电信息采集设备的调试和检测。

附图说明

图1是本申请实施例涉及的一种用于多种计量仪表的计量数据模拟装置的架构图；

图2是本申请实施例涉及的控制系统的主控制模块和从控制模块的结构图；

图3是本申请实施例涉及的开出模块的结构示意图；

图4是本申请实施例涉及的rs485模块的结构示意图；

图5是本申请实施例涉及的m-bus模块的结构示意图；

图6是本申请实施例涉及的低功耗表计通信模块的结构示意图；

图7是本申请实施例涉及的脉冲菜单界面示意图；

图8是本申请实施例涉及的脉冲开始触发示意图；

图9是本申请实施例涉及的脉冲触发中示意图；

图10是本申请实施例涉及的脉冲触发停止示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本申请提供一种用于多种计量仪表的计量数据模拟装置，如图1所示，包括：虚拟表的硬件接口和上位机通信模拟器(人机接口)；虚拟表的硬件接口，一端连接于上位机通信模拟器，另一端用于连接被测表计；上位机通信模拟器，用于模拟不同种类表计的计量数据走字功能的通信内容，将所述通信内容通过虚拟表的硬件接口发送至被测表计；通过所述模拟装置对不同种类表计的计量数据进行检测，模拟装置分为插箱式和桌面式，其功能相同。

本申请提供的一种用于多种计量仪表的计量数据模拟装置，如图1所示，上位机通信模拟器，用于模拟不同种类表计的计量数据走字功能的通信内容，将所述通信内容通过虚拟表的硬件接口发送至被测表计；通过所述模拟装置对不同种类表计的计量数据进行检测。

通过上位机通信模拟器的测试模块组及控制模块，模拟不同种类表计的计量数据走字功能的通信内容。其中测试模块组包括：开出模块、开入模块、rs485模块、从m-bus模块、载波模块、低功耗表计通信模块。测试模块组根据不同的表计及计量数据测试需求，搭载不同各类的上述测试模块，满足不同的表计及计量数据测试需求。控制模块包括：主控制模块和从控制模块，主控制模块，用于模拟表计的通讯功能，与被测表计的系统进行数据交互；从控制模块，用于负现主控制模块通讯功能的具体的执行，包括继电器的动作、脉冲的发生、开入的检测。

测试模块包括的开出模块(脉冲发生器)，用于实现继电器干节点的输出，模拟被测表计脉冲接口的脉冲输出；开入模块，用于实现继电器干节点的输入，模拟被测表计脉冲接口的脉冲输入；rs485模块，用于实现rs485转rs232，完成模拟被测表计的485通讯功能；从m-bus模块，用于实现从m-bus转rs232，完成模拟被测表计的m-bus通讯功能；载波模块，用于实现被测表计的载波通讯功能；低功耗表计通信模块，用于将以太网转232单元输出的232信号转换为ttl电平信号，完成模拟被测表计的低功耗表计通讯功能。

从图1的架构框图上能看出，一种用于多种计量仪表的数据仿真装置的计量数据模拟器主要通过上位机模拟不同表计的通信内容，将所述通信内容通过虚拟表的硬件接口发送至被测表计，实现不同种类表计(水电气热)、同一种类不同类型表计(如单、三相电表)计量数据走字，包括单步、周期、实体表走字。

计量数据走字方法功能如下：

能够按照设定的方式进行自动进行计量数据的增加，任意更改虚拟表数据，在对被测设备的数据读取能力进行测试时，大大减少试验等待时间，提高检测效率。

(1)走字功能设置：走字模式分为单步走字、周期走字和实体表走字，单步走字模式下，设置走字步长，通过按动虚拟表“走字”按键，改变虚拟表数据，每按动一次，数据按步长增加一次；周期走字模式下，设置步长和走字时间周期，通过“走字”按键启动周期走字功能，虚拟表按照设置的周期和步长，对数据进行增加；实体表走字为模拟真实的表计，在步长的设置上，增加随机性，每次走字后都使步长的末位发生变化，保证数据一致性的同时，模拟出真实表计在使用过程中负荷/计量的波动性。

(2)虚拟表具备分时费率/阶梯费率设置功能。以智能电表为例，可设置尖峰平谷四套计量费率，并在相应时段分别计量电量。由于虚拟表的计量时间与工控机系统时间同步，因此可将四个时段设置在上午8:00到下午18：00之间，从而保证经过一天的使用，各费率时段下的数据均能产生相同量级的变化。

(3)虚拟电能表除具备以上走字、计量功能外，还能够提反向电量数据、电压、电流、有功功率、无功功率、事件计录等数据，此类数据导入虚拟电能表后，可以通过手动修改的方式，修改其数据。

(4)虚拟水、气、热表具备：累积用量、上1月-12月用量，并支持按月份(结算日)查询某月阶梯价格对应的使用量统计与计录。

本申请提供的装置实现于多种计量仪表的计量数据模拟的方式如下：

(1)控制系统在嵌入式工控机上运行的主控制模块和在嵌入式单片机上运行的从控制模块，两者通过通讯进行协调工作，主控制模块和从控制模块的结构如图2所示。主控制模块负责整个设备的工作，负责设备的通讯处理，模拟表计产品通讯功能，与测试系统进行数据交互；从控制部分负责具体的执行，如继电器的动作，脉冲的发生，开入的检测等功能。

(2)开出模块(脉冲模块)，实现8路继电器干接点的输出，模拟表计脉冲接口的脉冲输出，模块的结构如图3所示。

(3)rs485模块完成8路rs485转rs232，完成模拟表计产品的485通讯功能，模块的结构如图4所示。

(4)从m-bus模块完成8路从m-bus转rs232，完成模拟表计产品的m-bus通讯功能，模块的结构如图5所示。

(5)低功耗表计通信模块,该部分电路主要是将以太网转232单元输出的232信号转换为ttl电平信号，用于与低功耗模块的通信,完成模拟表计产品的低功耗表计通讯功能，模块的结构如图6所示。

用于多种计量仪表的计量数据模拟装置对脉冲测试的实施例如下：

相关功能的设置包含下如下的5个部分，

1)脉冲菜单，如图7所示：

显示和设置脉冲数量、频率及状态。

2)固定脉冲数的选择与取消：

任意界面下按动【脉冲100】、【脉冲1000】、【脉冲2000】中的一个，其按键灯常亮，【当前脉冲个数】显示为已选择的脉冲个数，此时已经选择好了脉冲数量，再次按动此脉冲数按键，可取消此脉冲数选择，同时此按键灯灭；(误按时，只需重新按动正确的脉冲数按键，即可选择到正确的脉冲数)。

3)任意脉冲数据的设置(范围2-9999999内的整数)：

在【脉冲】菜单界面，左键点击【自定义个数】数据框，通过键盘退格键【backspace】和数字键输入想要的数量，然后按下回车键，自定义脉冲数即设置完成(此时【当前脉冲个数】仍为【无选择】)。

4)脉冲频率选择：

鼠标操作：在【脉冲】菜单界面，左键点击【频率选择】后对应的图标，图标颜色变深，即选定此脉冲频率。

按键操作：在【脉冲】菜单界面，按动【确认】键进入频率选择状态，图标闪动的位置即为光标的位置，通过左、右移按键，将光标移动到所需频率对应的图标上，然后按下确认键，频率图标颜色变深，表示此频率设置已经完成。

5)脉冲开始、停止与计数完毕：

脉冲数量和频率设置完毕后，按下【脉冲】按键，其按键灯保持常亮，脉冲开始计数，界面中【脉冲】计数显示倒数计数，【当前工作状态】显示为【正在触发】(若设置了自定义脉冲数，则【当前脉冲个数】会显示【自定义】)；脉冲触发过程中，再次按下【脉冲】按键，即停止脉冲触发，此时【脉冲】按键和【脉冲数】按键灯熄灭，【脉冲】菜单栏内各状态栏恢复初始显示状态；脉冲计数完毕时，与脉冲停止现象相同。

脉冲默认值：频率-2hz，自定义脉冲数-500。

脉冲测试过程包括，固定脉冲数的设置、触发与停止(2000个脉冲，5hz频率)，在【脉冲】菜单界面，按动【确认】键，移动光标至频率选择的【5】图标处，再次按动【确认】键，选定【5】hz脉冲频率，此时频率选择【5】图标颜色已经变深，然后按动【脉冲2000】按键，【脉冲2000】按键灯保持常亮，“当前脉冲个数”显示为“脉冲：2000”，如图8所示，再按动【脉冲】键，【脉冲】按键灯保持常亮，脉冲开始触发，“脉冲”计数显示倒数计数，“当前工作状态”显示为“正在触发”，如图9所示。

脉冲触发过程中，按动【脉冲】键，脉冲触发停止，此时【脉冲】按键和【脉冲数】按键灯熄灭，【脉冲】菜单栏内各状态栏恢复初始显示状态，如图10所示。

本申请提供一种用于多种计量仪表的计量数据模拟装置，包括虚拟表的硬件接口和上位机通信模拟器；虚拟表的硬件接口，一端连接于上位机通信模拟器，另一端用于连接被测表计；上位机通信模拟器，用于模拟不同种类表计的计量数据走字功能的通信内容，将所述通信内容通过虚拟表的硬件接口发送至被测表计；代替人工搭建实验环境、人工调试，满足用电信息采集设备的调试和检测。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。